水泵的基础知识

第一章水泵的基础知识主讲：孔凡丹主要内容•第一节离心泵的工作原理、基本构造及分类•第二节离心泵的主要零部件•第三节常用离心泵简介•第四节轴流泵和混流泵简介•第五节叶片泵的型号第一节离心泵的工作原理与分类一、离心泵的工作原理二、离心泵的基本构造三、离心泵的分类一、离心泵的工作原理•两个例子•(1)在雨天，旋转雨伞，水滴沿伞边切线方向飞出，旋转的雨伞结水滴以能量，旋转的离心力把雨滴甩走，如图所示。(2)在垂直平面上旋转一个小桶，旋转的离心力给水以能量，旋转的离心力把水甩走，如图所示。图1-1离心泵装置示意图1-进水管2-叶轮3-泵壳4-泵轴5-出水管二、离心泵的基本构造12543返回简介压力表真空表H净离心泵抽水装置分类方式类型特点按吸入方式单吸泵液体从一侧流入叶轮，存在轴向力双吸泵液体从两侧流入叶轮，不存在轴向力，泵的流量几乎比单吸泵增加一倍按级数单级泵泵轴上只有一个叶轮多级泵同一根泵轴上装有两个或多个叶轮，液体依次流过每级叶轮，级数越多，扬程越高按泵轴方位卧式泵轴水平放置立式泵轴垂直于水平面按壳体形式节段式泵泵体按与轴垂直的平面剖分，节段与节段之间用长螺栓连接中开式泵壳体在通过轴心线的平面上剖分蜗壳泵装有螺旋形压水室的离心泵，如常用的端吸式悬臂离心泵透平式泵装有导叶式压水室的离心泵特殊结构潜水泵泵和电动机制成一体潜入水中管道泵泵作为管路一部分，安装时无须改变管路自吸式泵除首次使用外，泵启动前无须灌水三、离心泵的分类1.按吸入方式单吸泵液体从一侧流入叶轮，存在轴向力双吸泵液体从两侧流入叶轮，不存在轴向力，泵的流量几乎比单吸泵增加一倍单级单吸离心泵单级双吸离心泵2.按级数单级泵泵轴上只有一个叶轮多级泵同一根泵轴上装有两个或多个叶轮，液体依次流过每级叶轮，级数越多，扬程越高单级泵多级泵3.按泵轴方位卧式泵斜式泵轴水平放置轴与水平面成一角度立式泵轴垂直于水平面卧式泵斜式泵（轴流泵）立式泵LISW型单级单吸卧式离心泵IS型单级单吸离心泵1-泵体2-叶轮螺母3-止动垫圈4-密封环5-叶轮6-泵盖7-轴套8-填料环9-填料10-填料压盖11-轴承体（悬架）12-泵轴13-支架单级单吸离心泵结构图返回简介单级双吸离心泵S型双吸离心泵双吸泵特点：1、流量较大；2、运行平稳；3、检查维修方便(水平中开式)；4、进出水管的布置安装方便；5、对轴有较高的抗弯、抗拉强度要求。返回简介双吸泵ShSSA甲式：轴径≤60mm，滚珠轴承乙式：轴径≥60mm，巴氏合金滑动轴承用来抽送不含固体颗粒及温度不超过80℃的清水或物理化学性质类似清水的其他液体；流量126~12500m3/h；扬程9~140m。SLA:立式安装，并增加止推轴承以承受轴向力适用范围广，运行平稳，安装、维修方便，广泛应用与大、中型泵站中，如大面积的农田灌溉、排水和城镇供水，黄河沿线泵站使用最为广泛。我国制造的中小型双吸式离心泵一律采用蜗壳式，泵盖顶部设有安装抽气管的螺孔，泵体下部设有放水用的螺孔。单级双吸泵结构图泵体轴承部件密封部件泵盖叶轮转动部分：叶轮、泵轴、轴承、联轴器；固定部分：泵体、轴承支架、泵的进口和出口；性能范围：流量3.6～400m3/h，扬程5～125m，进口直径50～200mm,配套电动机功率0.55～110kW,转速有1450r/min和2900r/min；其适用范围广，运行平稳，安装、维修方便。返回简介第二节离心泵的主要零部件离心泵的组成转动部件交接部件固定部件叶轮泵轴键泵体泵盖轴承体轴承轴封装置密封环连轴器轴向力平衡装置一、叶轮：工作轮、转轮封闭式两侧有前盖板和后盖板，一般用于输送清水，多数离心泵采用之;半开式只有后盖板，没有前盖板，适用带有一定固体颗粒液体;敞开式无前盖板和后盖板，多用于抽取浆粒状液体或污水。叶轮一般用铸铁、铸钢、不锈钢或青铜制成。我国除抽取海水和有些小型深井泵的叶轮采用青铜外，多采用铸铁。目前在低扬程泵也有采用塑料叶轮的，由于其壁面较光滑，减少了水力摩阻，可提高水力效率，但其抗磨蚀性能较差，使用寿命较短。图1-4单吸式离心泵叶轮的型式（a）封闭式（b）敞开式（c）半开式1．叶片2．前盖板3．后盖板4．轮毂（用于平衡轴向力）图1-5叶轮前后两侧压力分布单级单吸离心泵：(1)平衡孔在靠近轮毂的后盖板上均匀滴开几个平衡孔，并加装密封环。(2)平衡筋板的叶轮采用具有平衡筋板的叶轮来平衡轴向力，4~6条径向平衡筋板。分段式多级离心泵：平衡盘或平衡毂在末级叶轮后面的泵轴上装有用于平衡轴向力的平衡盘或平衡毂。平衡方法：1—吸入口；2—盖板；3—叶片；4—轮毂；5—轴孔图1-8双吸式离心泵叶轮二、泵轴用来支撑并带动叶轮旋转。要有足够的抗扭强度和刚度，不允许产生变形。泵轴普遍采用优质碳素钢制造。为防锈在轴与水的接触部分装有钢制或铜制的套轴。泵轴一端用键、反向螺母和外舌止推垫圈固定叶轮，另一端装联轴器或皮带轮。泵轴、叶轮与其它转动部分应当经过静平衡或动平衡校核，以免转时挠度太大，导致震动和金属磨损。泵轴分横轴与竖轴，对应卧式泵，立式泵。水泵也有装斜轴的，叫斜式泵。铸铁水泵配件、泵轴是用以支承泵转子的部件，承受径向和轴向荷载。轴承分为滚动轴承（滚珠轴承和滚柱轴承）和滑动轴承两大类。滚动轴承工作性能较好，但不能承受较大径向力；滑动轴承具有转动摩擦力较大，能承受较大径向力；依荷载特性，滚动轴承分为径向轴承、止推轴承和径向止推轴承。单级离心泵泵轴60mm以下（滚动），75mm以上（滑动）三、轴承及轴承座径向轴承只能承受径向荷载，由外圈、内圈、滚动体和保持架组成；止推轴承只能承受轴向荷载；上环和下环分别与转轴和静止部分相连接；径向止推轴承能同时承受径向和轴向荷载。轴承座1—双列滚珠轴承；2—泵轴；3—组漏油橡皮圈；4—油杯孔；5—封板；6—冷却水套泵体泵盖吸入室(进水室)压水室形成包容和输送液体的总称。蜗壳的主要作用是汇集叶轮甩出的水流。泵盖用螺栓和泵体相联，其中部有膛孔，构成填料箱(涵)，箱中加塞填料以防空气或水从轴和泵盖之间的缝隙进入或流出。泵体的进、出水接管上各有一钻孔，用以安装量测泵进口和出口压力的真空表和压力表。泵壳顶部设有灌水(或抽气)孔，以便在启动前向泵中充水。泵壳底部设有放水孔，用以停泵后放空泵中积水，防止冬季结冻。泵壳为铸铁铸造，其内部过水表面应光滑，以减小水流阻力四、泵壳泵壳S型双吸离心泵五、轴封装置单吸式离心泵：间隙处压力大于大气压，水流出；双吸式离心泵：水体处于真空低于大气压，气进出；轴封装置填料密封机械密封&（一）填料密封压盖型轴封装置：底衬环、填料、水封环、水封管和填料压盖等零件组成。填料(盘根)作用：阻水或阻气种类：浸油、浸石墨的石棉绳(耐磨、耐热、柔软和良好的润滑特性)，碳素纤维、不锈钢纤维、合成树脂纤维编织的填料(耐高温、耐磨损、耐强腐蚀)。填料应压得松紧适宜，一般以每分钟30~60滴水从轴封装置漏出为宜。•是结构简单，成本低，拆装方便；•缺点是使用寿命短，密封性能差。填料密封的特点(二)机械密封（端面密封）主要由动环(随泵转动)、静环(固定在泵体上)、压紧元件(弹簧)和密封元件(密封胶圈)等组成。(二)机械密封（端面密封）DY101型系列机械密封112型系列机械密封主要由动环(随泵转动)、静环(固定在泵体上)、压紧元件(弹簧)和密封元件(密封胶圈)等组成。•结构紧凑，机械摩擦小，密封性能可靠；•制造工艺要求较高。•广泛用于抽送污水、带有腐蚀性的液体等密封要求较高的场合，在某些潜水电泵和喷灌自吸泵中也有所采用。机械密封的特点六、减漏环（密封环、承磨环或口环）叶轮进水口外缘与泵壳间的空隙很小，运转时难免发生摩擦，引起金属的摩损。空隙中的高速水流会冲刷掉由氧化物构成的表面保护层，导致水对金属腐蚀加快。为了既能保证很小的空隙，以减小漏水量，又能代替泵壳与叶轮承受磨损和腐蚀，通常在离心泵和混流泵的转子与定子的间隙处的泵壳上安装一个环，或在间隙处的泵壳和叶轮上各安装一个环。由于该圆环既可减少漏水量，又能承受磨损，且位于水泵进口，故称其为密封环，又称减漏环、承磨环或口环。类型(1)安装位置：泵壳环(固定在泵壳上)和叶轮环(固定在叶轮上)；(2)数目：单环型(在泵壳上或叶轮上安装一个环)和双环型(安装有两个环)；(3)止漏面形式：端面式(主要依靠轴向间隙密封)，平直式(主要依靠径向间隙密封)，直角式(主要依靠轴向间隙和径向间隙密封)，迷宫式(主要依靠曲折形接缝面延长渗径、增大泄露阻力、减少泄漏量，但结构复杂、制造和安装要求精度高)。径向间隙密封轴向间隙密封第三节常用离心泵简介单级单吸离心泵双吸泵节段式多级离心泵中开式多级离心泵深井泵管道泵自吸泵水轮泵污水泵与杂质泵潜水泵节段式多级离心泵-各节泵壳沿端面分开D型多级离心清水泵D46-50×12(a)导叶(b)出水段图1-18节段式多级离心泵的导叶及出水段导叶流道导叶体叶轮流道泵体特点：1、流量小、扬程高；2、叶轮级数较多时，会产生较大的轴向力；3、构造较复杂，拆装较困难。节段式多级泵：1、D型1)卧式安装，进口水平，出口垂直向上；2)用来输送不含固体颗粒、温度低于80℃的清水或物理化学性质类似清水的液体；3)适用于山区和高原地区的灌溉工程及矿山、工厂和城市给水排水；4)流量6.25~450m3/h,扬程25~650m。2、DG型1)卧式安装，进口出口均垂直向上；2)适用介质温度可达105℃。（水平）中开式多级离心泵-•泵壳沿轴面分开，泵壳分上下两部分•可沿通过轴的水平面拆开泵壳以检修•还称为蜗壳式多级泵•为消除轴向力，泵叶轮一般对称布置DK型：1)优点：有水压引起的轴向推力可自动平衡以减小轴承承受的推力；2)性能范围：流量18~1360m3/h，扬程100~360m。污水泵与杂质泵•输送带有颗粒、污物的液体•叶片数目少，流道宽•叶轮、泵体及泵盖等过流部分要求采用耐磨材料管道（离心）泵直接安装在水平管道中或竖直管道中运行泵的进口和出口在一条直线上多数情况下进口与出口的口径相同适合于工业系统中途加压、空调循环水输送及城市高层建筑给水使用。1-放气阀2-泵体3-叶轮螺母4-机械密封5-挡水圈6-电动机7-电动机轴8-盖架9-叶轮10-密封环11-支撑脚管道泵结构图自吸泵•自吸泵，就是在启动前不需要灌水，经短时间运转，靠泵本身的作用，即可把水吸上来，投入正常运转。•自吸泵在我国喷灌中应用较多。最常见的自吸泵是气液混合式。•主要特点：•①泵的进口高于泵轴；•②在泵的出口设有较大的•气液分离室；•③一般都具有双层泵壳。气液混合式自吸泵•根据水和空气混合部位不同分为内混式和外混式。•内混式自吸泵：分离室中的液体回流到叶轮进口处，空气和水在叶轮进口处混合；•外混式自吸泵：分离室中的液体回流到叶轮出口处，空气和水在叶轮外缘处混合。自吸泵结构图1-叶轮2-内蜗壳流道3-液气分离室4-分离式出口5-外蜗壳流道自吸泵自吸原理示意图1-叶轮2-内蜗壳流道3-气液分离室4-分离室出口5-外蜗壳流道自吸泵结构图（内混式）1-回流阀2-回流孔3-吸入阀4-泵体5-气液分离室6-涡室7-叶轮8-机械密封9-轴承体部件•是由水轮机和水泵按一定方式组成的提水机械。•它不需要电机或柴油机等动力机，而是以水能为动力，靠水头带动水轮机转动，同时以此为动力，驱动水泵叶轮旋转，从而达到提水的目的。水轮泵水轮泵的特点•优点：•（1）不耗电，无污染，提水成本低；•（2）结构简单，节省材料，使用方便；•（3）运行性能好，能一机多用，除抽水外，还可为农副产品加工及发电提供动力。•缺点：•只能用在具有水头的山塘水库、溪流急滩、渠系跌水等处。1-主轴2-泵体3-水泵叶轮4-蜗壳5-水轮机导叶6-水轮机转轮7-导轴承8-推力轴承9-出水管水轮泵结构图深井泵深井泵（长轴井泵），属于立式多级离心泵。主要由三部分组成：1.泵体部分2.输水管及传动轴部分3.机座和动力机部分特点：1、径向尺寸小(受井径的限制)，轴向尺寸大；2、轴上安装多级叶轮，且采用空间导叶的形式。I-电动机与泵座部分II